ВКР_Кудрявцев. Техносферная безопасность Отделение контроля и диагностики бакалаврская работа тема работы Математическое моделирование развития пожара в здании и определение времени эвакуации
 Скачать 1.94 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности Направление подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность Отделение контроля и диагностики БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА Тема работы Математическое моделирование развития пожара в здании и определение времени эвакуации УДК 614.841.42:630:519.876 Студент Группа ФИО Подпись Дата Е Кудрявцев Юрий Олегович Руководитель Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Профессор Перминов В. А. д.ф.-м.н. КОНСУЛЬТАНТЫ По разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Профессор Жиронкин С. А. д.э.н. По разделу Социальная ответственность Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Профессор Федорчук Ю. М. д.т.н. ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ Руководитель ООП 20.03.01 Техносферная безопасность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент ОКД ИШНКБ Вторушина АН. к.х.н. Томск – 2021 г 2 Планируемые результаты освоения образовательной программы по направлению 20.03.01 Техносферная безопасность Код компетенции Наименование компетенции Универсальные компетенции УК(У)-1 Способен осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач УК(У)-2 Способен определять круг задач в рамках поставленной цели и выбирать оптимальные способы их решения, исходя из действующих правовых норм, имеющихся ресурсов и ограничений УК(У)-3 Способен осуществлять социальное взаимодействие и реализовывать свою роль в команде УК(У)-4 Способен осуществлять деловую коммуникацию в устной и письменной формах на государственном языке Российской Федерации и иностранном(-ых) языке(-ах) УК(У)-5 Способен воспринимать межкультурное разнообразие общества в социально- историческом, этическом и философском контекстах УК(У)-6 Способен управлять своим временем, выстраивать и реализовывать траекторию саморазвития на основе принципов образования в течение всей жизни УК(У)-7 Способен поддерживать должный уровень физической подготовленности для обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности УК(У)-8 Способен создавать и поддерживать безопасные условия жизнедеятельности, в том числе при возникновении чрезвычайных ситуаций Общепрофессиональные компетенции ОПК(У)-1 Способность учитывать современные тенденции развития техники и технологий в области обеспечения техносферной безопасности, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности ОПК(У)-2 Способность использовать основы экономических знаний при оценке эффективности результатов профессиональной деятельности ОПК(У)-3 Способность ориентироваться в основных нормативно-правовых актах в области обеспечения безопасности ОПК(У)-4 Способность пропагандировать цели и задачи обеспечения безопасности человека и окружающей среды ОПК(У)-5 Готовность к выполнению профессиональных функций при работе в коллективе ДОПК(У)-1 Способность ориентироваться в основных методах и системах обеспечения техносферной безопасности, обоснованно выбирать известные устройства, системы и методы защиты человека и окружающей среды от опасностей Профессиональные компетенции ПК(У)-9 Готовность использовать знания по организации охраны труда, охраны окружающей среды и безопасности в чрезвычайных ситуациях на объектах экономики ПК(У)-10 Способность использовать знание организационных основ безопасности различных производственных процессов в чрезвычайных ситуациях ПК(У)-11 Способность организовать, планировать и реализовать работу исполнителей по решению практических задач обеспечения безопасности человека и окружающей среды ПК(У)-12 Способность применять действующие нормативные правовые акты для решения задач обеспечения объектов защиты ПК(У)-14 Способность определять нормативные уровни допустимых негативных воздействий на человека и окружающую среду ПК(У)-15 Способность проводить измерения уровней опасностей в среде обитания, обрабатывать полученные результаты, составлять прогнозы возможного развития ситуации ПК(У)-16 Способность анализировать механизмы воздействия опасностей на человека, определять характер взаимодействия организма человека с опасностями среды обитания с учетом специфики механизма токсического действия вредных веществ, энергетического воздействия и комбинированного действия вредных факторов ПК(У)-17 Способность определять опасные, чрезвычайно опасные зоны, зоны приемлемого риска ПК(У)-18 Готовность осуществлять проверки безопасного состояния объектов различного назначения, участвовать в экспертизах их безопасности, регламентированных действующим законодательством Российской Федерации 3 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности Направление подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность Отделение контроля и диагностики УТВЕРЖДАЮ Руководитель ООП 20.03.01 Техносферная безопасность ______________ АН. Вторушина 04.02.2021 г. ЗАДАНИЕ на выполнение выпускной квалификационной работы В форме бакалаврской работы Студенту Группа ФИО Е Кудрявцев Юрий Олегович Тема работы Математическое моделирование развития пожара в здании и определение времени эвакуации Утверждена приказом директора (дата, номер) 22.01.2021, с Срок сдачи студентом выполненной работы 07.06.2021 г. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Исходные данные к работе наименование объекта исследования или проектирования производительность или нагрузка режим работы непрерывный, периодический, циклический и т. д вид сырья или материал изделия требования к продукту, изделию или процессу особые требования к особенностям функционирования эксплуатации) объекта или изделия в плане безопасности эксплуатации, влияния на окружающую среду, энергозатратам экономический анализ и т. д. Объектом исследования в работе был лесной пожар. Исходные данные для численных расчетов задавались в ПО PHOENICS. Предметом исследования является математическое моделирования воздействия верховых природных пожаров на здание и сооружения. Перечень подлежащих исследованию, проектированию и разработке вопросов аналитический обзор по литературным источникам с целью выяснения достижений мировой науки техники в рассматриваемой области постановка задачи исследования, проектирования, конструирования содержание процедуры исследования, проектирования, конструирования обсуждение результатов выполненной работы наименование дополнительных Обзор существующих теоретических и экспериментальных методов изучения лесных пожаров. Разработка математической постановки задачи о возникновении и распространении природных пожаров. Разработка численной методики решения поставленной задачи. 4 разделов, подлежащих разработке заключение по работе). 4.Проведение расчетов и получение результатов. 5. Оценка и анализ полученных данных. Перечень графического материала сточным указанием обязательных чертежей) 1. Графики распространения продуктов горения 2. План помещения 3. Календарный план-график проведения НИОКР по теме Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы с указанием разделов) Раздел Консультант Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение Жиронкин Сергей Александрович Социальная ответственность Федорчук Юрий Митрофанович Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной работы по линейному графику 04.02.2021 г. Задание выдал руководитель Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Профессор Перминов Валерий Афанасьевич д.ф.-м.н. 04.02.2021 г. Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата Е Кудрявцев Юрий Олегович 04.02.2021 г. 5 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности Направление подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность Уровень образования бакалавриат Отделение контроля и диагностики Период выполнения весенний семестр 2020/2021 учебного года Форма представления работы бакалаврская работа КАЛЕНДАРНЫЙ РЕЙТИНГ-ПЛАН выполнения выпускной квалификационной работы Срок сдачи студентом выполненной работы 07.06.2021 г. Дата контроля Название раздела (модуля) / вид работы (исследования) Максимальный балл раздела (модуля) 10.03.2021 г. Введение. Постановка цели и задач. 20 23.03.2021 г. Обзор литературы. 10 13.04.2021 г. Разработка метематической модели 15 29.04.2021 г. Анализ построенной математической модели 15 11.05.2021 г. Определение безопасных расстояний для здания 10 18.05.2021 г. Разработка разделов Социальная ответственность и Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 10 07.06.2021 г. Оформление и представление ВКР 20 Составил преподаватель: Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Профессор Перминов В.А. д.ф.-м.н. 04.02.2021 СОГЛАСОВАНО Руководитель ООП 20.03.01 Техносферная безопасность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент ОКД ИШНКБ Вторушина АН. к.х.н. 04.02.2021 6 ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ Студенту Группа ФИО Е Кудрявцев Юрий Олегович Школа ИШНКБ Отделение ОКД Уровень образования Бакалавриат Направление/специальность 20.03.01 Техносферная безопасность Исходные данные к разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. Стоимость ресурсов научного исследования (НИ материально-технических, энергетических, финансовых, информационных и человеческих Работа с информацией, представленной в российских и иностранных научных публикациях, аналитических материалах, статических бюллетенях и изданиях, нормативно-правовых документах анкетирование опрос. 2. Нормы и нормативы расходования ресурсов 3. Используемая система налогообложения, ставки налогов, отчислений, дисконтирования и кредитования Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке 1. Оценка коммерческого потенциала, перспективности и альтернатив проведения НИ с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения Проведение предпроектного анализа. Выполнение анализа проекта 2. Определение возможных альтернатив проведения научных исследований Определение целей и ожиданий, требований проекта. Определение заинтересованных сторон и их ожиданий. 3. Планирование процесса управления НТИ: структура и график проведения, бюджет, риски и организация закупок Составление календарного плана проекта. Определение бюджета НТИ 4. Определение ресурсной, финансовой, экономической эффективности Проведение оценки экономической эффективности исследования получения полиметилметакрилата суспензионным способом Перечень графического материала сточным указанием обязательных чертежей 1. Матрица SWOT 2. График проведения НТИ 3. Определение бюджета НТИ 4. Оценка ресурсной, финансовой и экономической эффективности НТИ Дата выдачи задания для раздела по линейному графику Задание выдал консультант Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Профессор Жиронкин Сергей Александрович Доктор экономических наук Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата Е Кудрявцев Юрий Олегович Томск – 2021 7 ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ» Студенту: Группа ФИО 1Е71 Кудрявцев Юрий Олегович ШКОЛА ИШНКБ Отделение школы (НОЦ) ОКД Уровень образования Бакалавр Направление/специальность 20.03.01 Техносферная безопасность Тема дипломной работы Определение безопасных расстояний при воздействии лесных пожаров на здания и сооружения Исходные данные к разделу Социальная ответственность 1. Характеристика объекта исследования (вещество, материал, прибор, алгоритм, методика, рабочая зона) и области его применения Математическая модель распространения природного очага горения на здание. Работа проводилась с использованием ПО «PHOENICS». Условия работы сидячее положение в офисном помещении. Область применения научно- исследовательские институты высшие учебные заведения отрасли, связанные с проектированием жилых и нежилых помещений. Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке 1. Производственная безопасность 1.1. Анализ выявленных вредных факторов • Природа воздействия • Действие на организм человека • Нормы воздействия и нормативные документы для вредных факторов) • СИЗ коллективные и индивидуальные • 1.2. Анализ выявленных опасных факторов • Термические источники опасности • Электробезопасность • Пожаробезопасности Вредные факторы • Недостаточная освещенность • Нарушения микроклимата, оптимальные и допустимые параметры • Шум, ПДУ, СКЗ, СИЗ • Повышенный уровень электромагнитного излучения, ПДУ, СКЗ, СИЗ • Опасные факторы • Электроопасность; класс электроопасности помещения, безопасные номиналы I, U, заземления, СКЗ, СИЗ • Пожароопасность, категория пожароопасности помещения, марки огнетушителей, их назначение и ограничение применения Приведена схема эвакуации. Экологическая безопасность • Выбросы в окружающую среду • Решения по обеспечению экологической безопасности Наличие промышленных отходов (бумага- черновики, пластмасса, перегоревшие люминесцентные лампы, промасленная ветошь) и способы их утилизации. 8 3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях • перечень возможных ЧС при разработке и эксплуатации проектируемого решения • разработка превентивных мер по предупреждению ЧС; • разработка действий в результате возникшей ЧС и мер по ликвидации её последствий. Рассмотрены 2 ситуации ЧС: 1) природная – сильные морозы зимой, аварии на электро-, тепло-коммуникациях, водоканале, транспорте 2) техногенная – несанкционированное проникновение посторонних на рабочее место (возможны проявления вандализма, диверсии, промышленного шпионажа, представлены мероприятия по обеспечению устойчивой работы производства в томи другом случае. 4. Перечень нормативно-технической документации − ГОСТы, СанПиНы, СНиПы Дата выдачи задания для раздела по линейному графику 26.02.21 г. Задание выдал консультант Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Профессор ТПУ Федорчук Ю.М. д.т.н. Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата 1Е71 Кудрявцев Юрий Олегович Задание согласовано (Дата) 9 РЕФЕРАТ Выпускная квалификационная работа 73 страниц, 13 рисунков, 15 таблиц, 31 источников, Ключевые слова Математическое моделирование, лесной пожар, здание, сооружение, воздействие, лес, безопасная зона Объектом исследования является лесной пожар. Численные расчеты проводились с помощью ПО PHOENICS. Цель работы – определение безопасных расстояний, с помощью математического модели воздействия лесных пожаров на здания и сооружения, который размещены вблизи лесных массивов. В процессе исследования проводились разработка трехмерной математической модели воздействия лесного пожара на здание и сооружение. В результате исследования проведены численные расчеты для определения безопасных расстояний от лесного массива до здания. Основные конструктивные, технологические и технико- эксплуатационные характеристики данная работа позволить определить безопасные расстояния до зданий и сооружений. Область применения профилактические мероприятия и определение безопасных расстояний. Экономическая эффективность/значимость работы данная работа позволит более точно определить безопасные расстояния от лесного пожара до зданий и сооружений Введение ....................................................................................................................................... 12 1. Обзор литературы по изучению лесных пожаров ............................................................. 14 1.1 Общие понятия и сведения о лесных пожарах ............................................................... 14 1.2 Математические модели воздействия лесных пожаров на объекты ............................. 18 2. Математическое моделирования воздействия лесного пожара на здание ..................... 23 2.1 Физическая постановка задачи ......................................................................................... 23 2.2 Математическая постановка задачи ............................................................................ 25 2.3 Метод решения ................................................................................................................... 27 2.4 Результаты решения задачи .................................................................................................. 28 3. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. ....................... 37 3.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ............................ 37 3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ........................................ 37 3.1.2 Анализ конкурентных технических решений ............................................................... 37 3.1.3 анализ ................................................................................................................... 39 3.2 Планирование научно-исследовательских работ ........................................................... 42 3.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ................................................... 42 3.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ......................................................... 42 3.3 Разработка графика проведения научного исследования .............................................. 43 3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ...................................................... 45 3.4.1 Расчет материальных затрат НТИ ............................................................................ 45 3.4.2 Расчет материальных затрат НТИ ............................................................................ 46 3.4.3 Основная заработная плата исполнителей темы ...................................................... 47 3.4.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы .......................................... 50 3.4.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления ............................. 50 3.4.6 Накладные расходы ........................................................................................................ 51 3.4.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта ................. 51 3.5 Определение эффективности исследования. 51 4. Социальная ответственность .................................................................................................. 54 Введение ................................................................................................................................... 54 4.1. Производственная безопасность ..................................................................................... 54 Отклонение показателей микроклимата в помещении ............................................... 54 11 4.1.2. Превышение уровней шума ........................................................................................... 56 4.1.3. Повышенный уровень электромагнитных излучений ................................................ 57 4.1.4. Поражение электрическим током .............................................................................. 58 4.1.5 Освещенность ................................................................................................................. 60 4.1.6 Пожарная опасность ..................................................................................................... 64 4.2 Экологическая безопасность ............................................................................................ 66 4.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. 66 Заключение ................................................................................................................................... 71 Список используемой литературы ............................................................................................. 72 12 Введение Исторически пожары наносят серьезный ущерб экологической и экономической составляющей всей окружающей среде и их жителям. Лесные ресурсы долго восстанавливаются, а как все знают лесные пожары сжигают все на своем пути. Также страдает флора и фауна, в опасности ближайшие постройки и жизни людей. Поэтому не давая захватить огромные площади, нужно повысить огнестойкость лесов, а при возникновении очагов, как можно срочно реагировать на него и принимать меры для тушения, не давая захватить большие площади. По состоянию на 5 мая 2021 года на землях лесного фонда Томской области зафиксировано уже 39 лесных пожаров. Из них три возгорания продолжают действовать два - в Бакчарском и одно – в Томском районах на общей площади 33,5 га. Сначала пожароопасного сезона на землях лесного фонда ликвидировано 36 возгораний на площади 164,41 га. Впервые сутки потушено 97% пожаров. Проблема, связанная с распространениями лесных пожаров, находится на международном уровне. Территория лесных участков не только в РФ, но ив других странах ежегодно подвергаются поджогам, поэтому данная тема считается актуальной чтобы рассмотреть. Цель данной работы – определение безопасных расстояний, с помощью разработкой математического модели, воздействия лесных пожаров на здания и сооружения, который размещены вблизи лесных участков. В частности, разработать компьютерную программу, чтобы определять безопасные расстояния в рамках разработанной модели, при этом учитывая распределение температуры, размеры строений и лесного массива, время воздействия очага горения, влияние ветра и другие факторы. Основные задачи исследования 1. Разработка физическую и математическую постановку задачи о воздействии природного пожара на здания и сооружения 13 2. Разработать алгоритм решения с применением численных методов. 3. Реализовать методику с помощью программного обеспечения Phoenics 4. Определить безопасные расстояния для зданий и сооружений 5. Визуализировать результаты расчетов Экспериментальные изучения очень дорогостоящие и не дают полного и точного понимания распространения пожара. Подобные модели могут быть использованы в качестве составления прогнозов для разработки мер предотвращения и предупреждения о возникновении очагов возгорания, а также с помощью программного обеспечения можно определить критические безопасные расстояния для построек, что дает преимущество против экспериментов. 14 |